50Gbps！我國(guó)通信容量最大衛(wèi)星升空 刷新國(guó)內(nèi)同類(lèi)通信衛(wèi)星多項(xiàng)紀(jì)錄

7月9日20時(shí)11分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，成功將亞太6D衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。

亞太6D衛(wèi)星是由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院通信衛(wèi)星事業(yè)部抓總研制的地球靜止軌道高通量寬帶通信衛(wèi)星。記者從五院了解到，這是我國(guó)目前通信容量最大、波束最多、輸出功率最大、設(shè)計(jì)最復(fù)雜的民商用通信衛(wèi)星。它標(biāo)志著我國(guó)高通量通信衛(wèi)星研制能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

刷新國(guó)內(nèi)同類(lèi)通信衛(wèi)星多項(xiàng)紀(jì)錄

在飛機(jī)、船舶、高鐵等交通工具上，以及沙漠、荒山等地面基站信號(hào)覆蓋不到的地方，如何滿足用戶對(duì)寬帶互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求?

2016年7月，我國(guó)首個(gè)Ku頻段全球高通量寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)啟動(dòng)建設(shè)，亞太6D衛(wèi)星正是該系統(tǒng)的首星。該衛(wèi)星主要面向亞太區(qū)域用戶，可提供全地域、全天候的衛(wèi)星寬帶通信服務(wù)，以滿足海事通信、航空機(jī)載通信、陸地車(chē)載通信以及固定衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等多種應(yīng)用需求。

五院西安分院亞太6D衛(wèi)星副總師周穎介紹說(shuō)，亞太6D衛(wèi)星的通信容量達(dá)到50Gbps，相比2017年發(fā)射的我國(guó)首個(gè)高通量衛(wèi)星——中星16號(hào)衛(wèi)星，高出了1.5倍。

高通量衛(wèi)星如同架設(shè)在太空中的空間信號(hào)中轉(zhuǎn)站，通過(guò)無(wú)線電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，使地面用戶與地面關(guān)口站的互聯(lián)網(wǎng)連接。亞太6D衛(wèi)星共有8個(gè)地面關(guān)口站，可以支持近100兆的應(yīng)用速率。五院西安分院為衛(wèi)星后續(xù)應(yīng)用提供了天地一體化設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶不同需求靈活分配頻率資源，實(shí)現(xiàn)關(guān)口站之間的靈活切換。

與傳統(tǒng)廣播電視衛(wèi)星的廣域波束天線覆蓋方式不同，亞太6D衛(wèi)星使用的是多波束天線，共有90個(gè)用戶波束，形成對(duì)地面的“蜂窩式”覆蓋。單波束容量可達(dá)1Gbps以上，可以為用戶提供高質(zhì)量的話音、數(shù)據(jù)通信服務(wù)。

據(jù)五院亞太6D衛(wèi)星總指揮、總設(shè)計(jì)師魏強(qiáng)介紹，該衛(wèi)星在載荷重量、通信容量、設(shè)計(jì)復(fù)雜程度等方面，均刷新了國(guó)內(nèi)同類(lèi)通信衛(wèi)星的紀(jì)錄。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)先后攻克了Ku頻段超寬帶多端口功率放大器(MPA)、關(guān)口站靈活切換等諸多關(guān)鍵技術(shù)，使得衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)與能力達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

東方紅四號(hào)增強(qiáng)型衛(wèi)星平臺(tái)首次亮相

2010年，我國(guó)提出在東方紅四號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)基礎(chǔ)上開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，全面提高我國(guó)通信衛(wèi)星平臺(tái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。兩年后，東方紅四號(hào)增強(qiáng)型衛(wèi)星平臺(tái)(DFH-4E平臺(tái))研制工作正式啟動(dòng)。亞太6D衛(wèi)星的發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了該平臺(tái)在國(guó)際商業(yè)航天舞臺(tái)上的首次亮相。

五院亞太6D通信衛(wèi)星產(chǎn)品保證負(fù)責(zé)人石明介紹，DFH-4E平臺(tái)具有高承載、大功率、長(zhǎng)壽命、高可靠性等優(yōu)勢(shì)，能力更強(qiáng)、更加智能，能夠滿足未來(lái)各類(lèi)衛(wèi)星通信應(yīng)用需求。

有效載荷承載能力是衡量衛(wèi)星平臺(tái)能力的重要指標(biāo)。基于DFH-4E平臺(tái)研制的亞太6D衛(wèi)星，有效載荷重量是普通東四平臺(tái)衛(wèi)星的1.5倍，轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備數(shù)量為2至3倍，波導(dǎo)數(shù)量是其近6倍。結(jié)合平臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和衛(wèi)星實(shí)際需求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出“擴(kuò)展通信艙”構(gòu)型和“通信艙水平板”結(jié)構(gòu)形式，并通過(guò)耦合熱管設(shè)計(jì)，確保亞太6D衛(wèi)星超大規(guī)模有效載荷既能放得下、擺得好，又能散熱快、不發(fā)燒。

通信衛(wèi)星的服務(wù)壽命往往受到推進(jìn)劑限制。亞太6D衛(wèi)星采用化學(xué)推進(jìn)和電推進(jìn)全配置，就像太空中的油電混合動(dòng)力汽車(chē)，通過(guò)我國(guó)自主研制的長(zhǎng)壽命、高可靠LIPS200離子電推進(jìn)技術(shù)完成南北位置保持，可全面滿足15年服務(wù)壽命要求。電推進(jìn)技術(shù)的使用，也讓衛(wèi)星的化學(xué)推進(jìn)劑攜帶量大大減少，從而提高了有效載荷重量上限，進(jìn)一步提升衛(wèi)星應(yīng)用價(jià)值。

衛(wèi)星超重怎么辦?火箭瘦身

亞太6D衛(wèi)星的重量為5550公斤，對(duì)于火箭運(yùn)力而言，它超重了。

執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為5500公斤，比衛(wèi)星重量少50公斤。衛(wèi)星重量無(wú)法改變，只能讓火箭在性能不減的前提下，通過(guò)自身減重來(lái)滿足發(fā)射要求。

對(duì)于起飛質(zhì)量超過(guò)450噸的長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭來(lái)說(shuō)，50公斤看似微不足道。然而航天器上的每一克重量都要精打細(xì)算，要想讓它達(dá)到“瘦身”要求，并不比我們平時(shí)減肥更容易。航天科技集團(tuán)一院火箭研制團(tuán)隊(duì)不得不一步步“做減法”。

過(guò)去，長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭第三級(jí)上裝有5個(gè)鈦合金材質(zhì)的補(bǔ)壓氣瓶。設(shè)計(jì)人員經(jīng)過(guò)分析論證，在滿足強(qiáng)度要求和使用需求的前提下，減少了一個(gè)氣瓶，并用復(fù)合材料替代了鈦合金材料。這讓火箭整體重量減少了20公斤。

三級(jí)貯箱的重量，對(duì)火箭運(yùn)載能力的影響是1∶1的，也就是說(shuō)貯箱重量減輕1公斤，火箭運(yùn)載能力就能提高1公斤。在保證承載能力的前提下，設(shè)計(jì)人員對(duì)火箭貯箱的工藝和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上選用了更輕薄的壁板，使得貯箱重量直降10公斤。

近年來(lái)，為了提高火箭適應(yīng)性，長(zhǎng)征三號(hào)乙火箭三級(jí)氫箱內(nèi)共安裝了4層環(huán)形防晃板，可滿足所有軌道任務(wù)的需求。設(shè)計(jì)人員根據(jù)亞太6D衛(wèi)星的實(shí)際軌道需求，減掉了兩層防晃板，又為火箭減掉了20公斤。

“通過(guò)這些改進(jìn)，讓火箭的運(yùn)載能力滿足了亞太6D衛(wèi)星搭載需求。這對(duì)于長(zhǎng)三乙火箭來(lái)說(shuō)是前所未有的。”一院長(zhǎng)三甲系列火箭總體副主任設(shè)計(jì)師張亦樸說(shuō)。(記者 付毅飛)